绝缘电阻测量在ARJ21 飞机故障排除中的应用

■ 李燃 刘宾/成都航空有限公司

0 引言

ARJ21-700 飞机是我国第一款具有自主知识产权的喷气式客机，该型飞机使用了屏蔽布线系统，但是大量屏蔽线缆的使用，不仅施工工艺复杂，还应用了很多的屏蔽端接接头。这些屏蔽电缆经历了加工、组装、储存、搬运、安装，使用中还经历着高振动或特殊姿态下的形变，可能导致电缆绝缘层和屏蔽编织层的破损，使飞机出现故障。这类故障与部件偶发性故障现象相似，使维修人员难以判断与处理。

成都航空通过不断的探索与总结，对飞机在运行中出现的不稳定故障，增加了线路绝缘电阻的检查，可以更加快速、准确地发现线路缺陷，避免部件的误拆装，提高排故效率。

1 飞机屏蔽电缆

屏蔽电缆主要由导体、绝缘层、屏蔽编织层、护套等组成（见图1）。为了抵抗外界电磁干扰，通常在屏蔽电缆的两端修整特定尺寸的外护套与屏蔽编织层，然后在裸露的屏蔽编织层上安装焊接套管，接出屏蔽引线（见图2），再将引线通过不同的方式接地，利用金属屏蔽层的反射、吸收及趋肤效应实现其防止电磁干扰的功能。

图1 屏蔽电缆组成

图2 屏蔽端接

2 绝缘电阻表的选择与使用

电气安装和维修工作中测量绝缘电阻的常用工具是兆欧表，兆欧表的选择原则是：所选电压规格应适当高于被测对象的工作电压，以便在尽可能高的电压条件下发现被测对象的绝缘缺陷而又不损坏其绝缘。通常工作电压在100V以下的线路，宜选250V 的兆欧表；工作电压在100 ～380V 的线路，宜选500V 的兆欧表。因此，飞机线路绝缘电阻测量常选用电压规格为250V 和500V 的兆欧表。

绝缘电阻测量只能在不通电的电路上进行，测量前还需确保电路两段的连接设备已断开，电路中的电容器、二极管、滤波器等电子元件也必须断开，以免击穿。测量时将导线一端连接到兆欧表的一个探头上，另一个探头与其他金属部件如屏蔽层、尾附件等接触，主要检测导体对导体、导体对屏蔽、导体对部件或飞机机体的绝缘电阻是否符合规定。

3 应用案例

3.1 线缆绝缘电阻测量发现插座故障

某架飞机巡航时出现琥珀色CAS 信息“L ENG START VLV NOT CLSD”，机组按要求关闭受影响侧发动机的引气和空调组件。落地后检查发现，关闭双发情况下左侧发动机启动电门灯常亮，按下stop 终止启动按钮也无法复位，检查有琥珀色CAS 信息“L ENG START VLV NOT CLSD”，并伴有CMS 信息“L ENGINE STARTING SYSTEM：

ATS VALVE FAILED OPEN”， 左 发启动活门本体实际机械指示在关位。参考故障隔离手册（FIM），更换了可能的故障部件FADEC、DCU、启动活门、启动控制面板、控制继电器，故障依旧。重置灯光驱动组件LDU 跳开关，故障消失。更换LDU 后放行飞机。

不久，巡航时该故障再次出现，落地重新上电后故障消失，航后参考FIM用万用表测量相关线路的导通均正常，检查相关插钉也正常。为判断故障，再次更换了DCU 与启动活门后放行飞机。

之后，该故障再次出现，使用兆欧表检查相关线路，发现启动活门指示信号线即DCU1 计算机插座R5-3141 的E-F11 钉到左发启动活门插头P41 的4钉之间的导线线芯对尾附件的绝缘阻值与其他导线的绝缘阻值相比差距较大；分段测量发现，P1-7067 到R5-7007 之间导线1EG4013A22 的绝缘阻值异常；将该导线插钉从两端连接器中退出，单独测量导线对屏蔽层的绝缘阻值正常。分别将导线装入一侧的连接器后测量绝缘阻值，定位到R5-7007 插座的Z 孔插钉安装后与R5-7007 插座壳体间绝缘异常，最终更换R5-7007 插座后故障排除（见图3）。

图3 左发启动活门线路图

从该故障的排除过程可以发现，导线绝缘出现异常后，受飞机运行环境和振动等影响，某个时刻会出现线芯对地短路，使飞机发出警告，但因故障不稳定，在地面难以复现，故障现象类似于设备间隙性故障，导致维修人员难以判断故障原因。通过对导线绝缘阻值的测量与对比，及时找到了故障原因。

3.2 线缆绝缘电阻测量排除重复性故障

某架飞机定检结束试车中切换电源时出现CAS 信息“FLT CTRL NO DISPATCH” 和CMS 信 息“FCM 1A FAULT”和“FCM 1B FAULT”。复位FCC1 和FCC2 的跳开关后，CMS 信息消失，NVM 清除测试也正常。但是重新上电或者执行人工飞控电子PBIT时，故障复现。

FCM1 控制与交联的部件众多，更换相关的FCM1、FCM2、FCC1、左右1 号扰流板PCU、左右3 号扰流板PCU、APM 等部件后故障依旧，使用万用表对线路进行导通与短路测试均正常。之后在CMS 信息处于ACTIVE 时，通过CMS 故障诊断页面发现FCM1 到1 号扰流板PCU 的EHSV 指令异常，重点检查了FCM1 到左右1 号扰流板PCU的EHSV 指令信号线，发现FCM1 到右侧1 号扰流板PCU 的EHSV CMD L 导线导通正常，用兆欧表测量该导线的绝缘电阻为kΩ 级，但是其他导线的绝缘电阻均为MΩ 级。通过飞线，短接该条导线，重新上电后故障消失。相关线路如图4 所示。

图4 扰流板控制线路图

通过分段隔离以及晃动线束进行测量，发现在晃动右1 号扰流板插头P1-2755 时，故障导线的绝缘电阻变化较大，且该插头与扰流板随动，附近的导线弯折比较明显。分解P1-2755 插头，最终确定是PIN3 导线的屏蔽端接有问题。该屏蔽端接因初始施工不满足要求，在长期的运行过程中，缺陷被不断放大，直到线芯与屏蔽层在特定条件下短路，出现故障。

本次故障非常隐蔽，仅在飞机执行飞控PBIT 自检时出现，复位相应计算机跳开关后又能消除故障，因此在断电执行线路导通与短路测试时，无法发现线路缺陷。且出现的故障信息不够精确，导致误拆换了大量部件。最终是通过线路绝缘电阻的检查与对比，发现了线路缺陷，排除了故障。

3.3 线缆绝缘电阻测量精准找到故障源

某架飞机落地时出现飞控不可放行信息，伴随左侧副翼两个PCU 与PACE的多条CMS 信息，执行NVM 清除测试后信息消失，进行驾驶盘与舵面的位置调整后放行飞机。

后续该故障再次出现，地面均能通过NVM 测试消除信息，且使用液压作动舵面不能复现故障，通过CMS 故障诊断界面检查左侧副翼两个PCU 的伸出/收回压力、总压等信号均未见异常，初步判断部件没有故障。

结合故障通常在落地阶段出现，怀疑故障原因是高振动导致的线路接触短路。详细检查左副翼PACE 到PCU 的所有控制线路的导通与绝缘，发现P-ACE5计算机P1-2731C 插头的77 钉到左内副翼PCU P1-2749B 插头的8 钉之间线路的绝缘阻值异常，分段隔离找到插头P1-9029 的21 钉 到P1-2749B 的8 钉之间导线1CA4008C22 绝缘阻值异常，通过摇晃导线1CA4008C22 靠近电插头P1-2749B 处的屏蔽端接，发现PIN8 对机体绝缘阻值跳变。最终参考SWPM重新制作导线1CA4008C22的屏蔽端接，测试正常，故障排除。相关线路如图5所示。

图5 左内副翼PCU控制线路图

本次故障的处理，在总结前期大量排故经验的基础上，首先对线路的导通与绝缘进行检查，第一时间发现线路缺陷，精准找到故障源，避免了部件的误拆换，提高了排故效率。

4 结论

成都航空作为国产民机ARJ21 的首家用户与最大运营商，在没有任何经验可循的情况下，八年来一直刻苦钻研。对于飞机线路导致的一些不稳定故障，通过飞机线路绝缘电阻的检查不断总结经验，拓展了维修人员的排故思路，提高了排故效率，并反馈给中国商飞进行产品改进，有效提升了ARJ21 机队的运行可靠性。在ARJ21 飞机线路排故中成功应用的绝缘电阻测量方法也可以推广至采用屏蔽布线系统的其他机型上，可以提高排故效率。